近年來建築鋼結構、橋梁（liáng）鋼結構、各種設備鋼結構越來越多的出現在我們身邊，隨著鋼結構工程建設的快速發展（zhǎn），鋼結構焊縫檢（jiǎn）測的應用也在（zài）增多。檢（jiǎn）測的焊縫形式主要有（yǒu）對接焊縫、角焊縫和T型焊縫，在工作中經常遇到T型焊縫（féng）的檢測，建築鋼結構中（zhōng）常見的H型鋼的翼板和腹板焊（hàn）縫（féng）是T型（xíng）焊（hàn）縫、橋梁鋼（gāng）結構中常見的焊接鋼（gāng）箱梁的腹板（bǎn）和底板或（huò）頂板焊縫是T型焊縫，T型焊縫（féng）的主要特點有：
T型焊縫施焊特點：
（1）坡口形式：T型梁的T型焊縫的坡口（kǒu）一般開在腹板側，常見的坡口形式有單麵，雙麵V型坡口。
（2）焊接程序：由於內側（cè）施焊位置不利於施（shī）焊，焊接質量不穩定，因此在腹板裝配時坡口（kǒu）側定位在內側，先在內側打底施焊（hàn），然後在外側碳刨或（huò）打磨清根施焊（hàn）蓋麵（miàn）。
（3）焊接方法：在內側打底常用手（shǒu）工電弧焊或（huò）CO2氣體保護焊，外側常用的（de）焊接方法有手工電弧焊或CO2氣體保護焊，為了使外側焊縫表麵成形美觀，也可在專用的胎具上使用埋弧自（zì）動焊。
焊縫中存在（zài）的主（zhǔ）要缺（quē）陷類型：
在檢（jiǎn）測過程中經過多次對缺陷進行（háng）碳刨或打磨驗證，發現的缺陷主要有裂紋、根部未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等缺（quē）陷。
各種焊接缺陷產生原因根據多年的檢測經驗及與施焊人員進行交流，各（gè）種（zhǒng）缺陷產生（shēng）的原因如下：
（1）裂紋主要發生在高強鋼（gāng）、合金鋼材料的焊縫；在焊接過程中焊接線速度快、焊（hàn）接電流大、環境溫度低焊縫在冷卻過快產生焊（hàn）接應力集中最（zuì）終導致焊縫或母材熱影響區開裂；
（2） 根部未焊透主要是（shì）由於焊接位置限製，不便於操作或者操（cāo）作者責任心不強，在背麵碳刨（或打磨）清根時深度不夠，或（huò）打磨時（shí）根部間（jiān）隙極窄，不利於焊透（tòu）。
（3）未熔合主要有坡口未熔合和層（céng）間未熔合兩種。坡口未熔合主要是由於電弧吹偏造成坡口的母材金屬與焊縫（féng）金屬未能夠熔合在一起；層間未熔合是由於在多（duō）道焊時焊道間（jiān）清理不淨或電流偏（piān）小造成焊道間金（jīn）屬未能夠完全熔合到一起（qǐ）而形（xíng）成的缺陷。
（4）夾渣、氣孔產生（shēng）的主要原因（yīn）是兩（liǎng）個方麵，第一焊材焊前烘幹溫度、時間（jiān）達不到要求，坡口表麵潮濕、有油（yóu）汙；第（dì）二焊（hàn）接工藝參數不符合（hé）要（yào）求，焊接電（diàn）流偏小、焊接速度過快等因素造成熔池（chí）中（zhōng）的氣孔、熔渣沒能夠浮出而（ér）滯（zhì）留（liú）在焊縫中形成的缺陷。
（5）針對以上對焊縫中存在的（de）缺陷及（jí）其形成的（de）原（yuán）因進行分析（xī），在（zài）超聲波檢測過程如（rú）何正確（què）選擇探頭對焊縫中存在的缺陷進行（háng）實際檢測有著（zhe）重要的意義。
這種焊縫與平板對接焊縫有著不同的結構（gòu）和特點，檢測的方法相應的受幾何形狀的限製，不利於射線檢測，對內部缺陷隻（zhī）有使用超聲（shēng）波法（fǎ）檢測。
超聲探傷（shāng）法可以（yǐ）檢測焊縫的內部缺陷，主要用於焊縫的內部存在的（de）氣孔（kǒng）、夾渣、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷（xiàn）檢測。其（qí）檢測原理為：超聲波檢測儀（yí）同步電路產生觸發脈衝同時加至掃描電路和發射電路，掃描電路在熒光屏上（shàng）產生水平（píng）掃（sǎo）描線，發射電路產生高頻脈衝，加至探頭，激勵探頭產生超（chāo）聲波，並通過耦合劑在工件中傳（chuán）播，遇到缺陷或底麵時將會產生反射回波，探頭將接收到的缺陷或底麵的回波轉換成電信號，經接收電路放大檢波，在（zài）熒光屏水平掃（sǎo）描線的相應位置上產生缺陷波或底波，根據顯示的缺陷位（wèi）置、回（huí）波（bō）幅度及（jí）測（cè）量長度對缺陷進行（háng）評級。目前在鋼結構檢測中，超聲法檢測（cè）依據（jù）《鋼結構現場（chǎng）檢測技術標準》GB/T50621-2010進行。
按照GB/T50621-2010檢驗等級A級檢測，采（cǎi）用（yòng）腹板處單麵單側掃查。對探頭的K
值選擇（zé）GB/T50621-2010規定如表1，
表1 GB11345-89中K值規定：
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腹板厚度mm |
折射角(°) |
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<25 |
70°(K2.5) |
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25~50 |
60°(K2.5 K2.0) |
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>50 |
45°(K1.0 K1.5) |
在一次檢測T型焊縫工作（zuò）中，發現了選用不同（tóng）探頭對缺陷定量不一致，具體情況是：
工程情況：
鋼結構橋梁T型梁的T型接頭，焊縫長14m，腹、翼板采用的（de）材（cái）料均為Q345qD，腹板厚度T=14mm；翼板厚度T=20mm，腹板開雙麵V形坡口，焊（hàn）接方法為CO2氣體保護焊。
檢測標準：
根據圖紙設計要求，采用GB/T50621-2010標（biāo）準進行（háng）檢測，I級（jí）合格，檢（jiǎn）測質量（liàng）等級為（wéi）A。
檢測準備：
對焊縫側的腹板100mm範圍內存在的焊接飛濺、焊瘤進行清理打磨。
檢（jiǎn）測設備器材：
超聲波（bō）探傷機型號為PXUT-350B數字探傷儀；探頭選用型（xíng）號2.5P13×13K2.5試塊選用CSK-IA和RB2；耦合劑用（yòng）化學漿糊。
儀（yí）器調節：
按GB/T50621-2010標準A級要求進行調節DAC曲（qǔ）線，表麵補償4dB。檢測靈敏度φ3×40-16。
檢測情況：
檢測時按照GB11345-89選用2.5P13×13K2.5探頭進行檢測，發現焊縫有距焊縫端1.2m處有（yǒu）一缺陷回波，缺陷最高波顯示的深度8~10mm，缺陷最高波當量值為SL+5dB，位於DAC曲線的II區，測量的缺（quē）陷長度為（wéi）10mm。評級為Ⅰ級。當驗證缺陷換用5P9×9K3探頭進行檢測時，發現缺陷深6~8mm，缺陷最高波當量值為SL+12dB，位於III區，測量的缺陷長度為20mm，評級（jí）為Ⅳ級（jí）。
為什麽按照GB/T50621-2010選用K2.5探頭檢測焊縫合格，用K3探頭檢測會出現焊縫不合格。分析原（yuán）因可能是T型焊（hàn）縫（féng）由於（yú）坡口或間隙較大，焊接後引起焊腳過大，致使K2.5探頭超聲波主聲束未（wèi）掃查到缺陷，而是擴散聲束掃查到缺陷。出現（xiàn）檢測時缺陷的（de）定量和定位不夠準確，引起評（píng）級的錯誤，造成焊縫內部缺陷的漏檢。
因此檢測時應選擇合適（shì）的探頭，包括探頭的K值、頻率、晶（jīng）片尺寸和前沿長度，其中對探頭K值的選擇應從以下（xià）三個方麵考慮：
（1）使聲束掃（sǎo）查到整個焊縫截麵；
（2）使聲束中心線（xiàn）盡量與主要危險性缺陷垂直（zhí）；
（3）保（bǎo）證有足夠的探傷靈敏度。
1.使聲束掃查到整個焊縫截麵（miàn）
有的焊（hàn）縫由於坡口或（huò）間隙較大，使焊接後焊腳（jiǎo）過大（dà），這種情況對K值的選擇（zé）應保證掃查整個截麵，如下圖左：直（zhí）射波主聲束掃到翼板（bǎn）C，一次反射波最少也要掃到C點。如果K值太小會有主聲束掃查不到的死區，如下圖右：⊿CDE就是死區，這就容易造成內部缺陷漏檢。圖中H為焊腳寬（kuān）度；L為（wéi）探頭前沿長度；T為腹板厚度。
由上圖可知（zhī）：和，因為AC+BC=T，所以，可知K = 。檢測時應保證：K ≥。對於不能滿（mǎn）足此條件的探頭雖然也可以通過擴散聲束掃查到缺陷，但肯定會引起缺陷的定量和定位（wèi）不夠準確，甚至評級（jí）的錯誤，造成焊縫內部缺陷的漏檢。因此對於T型焊縫或角焊（hàn）縫的橫波檢測，如焊腳（jiǎo）過大應使用大K值短前沿探頭。
2.使聲束中心（xīn）線盡量與主要危險性缺陷垂直（zhí）
T型焊縫中主要存在的缺陷有兩種，一（yī）種為焊縫根部未（wèi）焊透，另一種為翼板內的層間撕裂。而這兩種缺陷都屬（shǔ）於危險性缺陷，缺陷方向通常平行於翼板，腹板處斜探頭檢測，大K值的探頭（tóu）能使（shǐ）聲束中（zhōng）心線盡量與這種缺陷垂直。因此大K值的探頭比小K值的探頭更（gèng）易發現（xiàn）T型（xíng）焊縫中主要（yào）危險性缺（quē）陷。
3.保證有足（zú）夠的探傷靈敏度
根據公（gōng）式N= -可知：
(1) 探頭晶片麵積影（yǐng）響近場長度；
(2) 探頭K值影響近場長度。
式中 N—橫波近（jìn）場長度
Fs—晶片麵積
λ—工件中橫波波長
L1—入射點至波源距離
橫波檢測時，選用大K值、小晶片探頭可以減少近場長度，避免在近場區檢測，使（shǐ）檢測結果更準（zhǔn）確。但有時（shí）會（huì）出現表麵波幹擾（rǎo）檢測，這是由於晶片尺寸過（guò）小引（yǐn）起的半擴（kuò）散角增大，上折射角（jiǎo）等於或接（jiē）近90º而產（chǎn）生表麵波。
根據公式θ=，
式中θ—半擴散（sàn）角
λ—工（gōng）件（jiàn）中橫（héng）波波長
a—方晶（jīng）片邊長
可以通過增大探頭的頻率來減小半擴（kuò）散角（jiǎo）避（bì）免表麵（miàn）波，增大探頭的頻率還可以減小超聲波波長，由於波的繞射，超聲波探傷靈敏度約為半倍波長，減小波（bō）長可提高發現最小缺陷的能力（lì），因而提高了探傷靈敏度。
4.應用
那麽什（shí）麽情況是焊腳過大，應根據（jù）焊腳寬度、腹板厚度和探頭前沿計算K值？根據上式K ≥得（dé）H≥時焊（hàn）腳（jiǎo）過大。如腹板厚度小於25mm，按GB11345-89規定選取K2.5探頭，前（qián）沿長度一般為L=10~15mm，我們（men）取L=10mm計算。當H≥1.25T-5時，可以認為焊腳過大，需（xū）用公式K ≥計算選擇K值。
如某鋼橋工（gōng）程實例（lì）：腹（fù）板為16mm，焊（hàn）腳寬度為15~17mm，這裏取H=17mm≥1.25T-5，按K≥計算，應K≥2.94。如按表（biǎo）1選擇K值為2.5，就可能會出現檢測時缺陷的定量（liàng）和定位不夠準確（què），甚至評級的錯誤，造（zào）成（chéng）焊縫內部缺陷的（de）漏檢。。
根據以上選用兩種不同（tóng）型號的探頭進行（háng）對比檢測和返修缺（quē）陷時的觀察，可以看出選用大K值不但有利於發現缺陷，而且對缺（quē）陷的定位和定量也更接近真實數據。
5.結語
通過以上（shàng）討論，我們可以認為：對於鋼結構T型焊縫焊腳過大時，進行超聲波橫波檢（jiǎn）測時可能會產生（shēng）漏檢，為防止（zhǐ）這種情況發生，應根據焊腳（jiǎo）寬度（dù）、腹（fù）板厚度和探頭前沿計算合理（lǐ）的K值，優（yōu）先選擇大K值、短前沿、小晶片和高頻率的探頭。這樣不但避免了缺陷的漏檢，還增加了檢出主要危險性缺陷和細小缺陷的（de）能力。
